Zr基非晶合金超塑性成形仿真與實驗研究.pdf

1、塊體非晶合金具有優異的物理、化學及力學性能,在當前發展極快的MEMS,以及國防裝備、航空航天、精密機械、生物醫療、電子信息、化工等眾多領域展示出極大的應用前景。本學位論文以Zr基塊體非晶合金Zr65Cu17.5Ni10Al7.5為研究對象,研究了其超塑性熱成形工藝。具體內容包括:
　　(1)建立了過冷液相區流動應力和粘度的本構方程,采用虛應力模型來描述過冷液相區等速載荷下高徑比為1:5的BMG試樣變形行為。系統研究了非晶合金在不同

2、溫度和應變速率下的變形行為,包括應力應變曲線、應力過沖現象、應變速率敏感指數、牛頓與非牛頓變形、彈性與非彈性變形行為、恒應變速率與恒速率變形、變應變速率變形等,為超塑性成形工藝提供了理論指導。
　　(2)采用DEFORM3D有限元軟件,仿真研究了Zr65非晶合金超塑性成形工藝,具體包括模型建立、材料屬性定義、非晶合金在模數0.1mm齒數20的齒輪模具中的充型過程,以及坯料尺寸對成形載荷的影響等?；诜抡娼Y果,對工藝參數進行了初步優

3、化選擇,成功制備了非晶合金微小型直齒圓柱齒輪。
　　(3)針對基于硅模具的超塑性成型工藝,提出了三種改進的工藝方案,采用有限元仿真對三種方案的充型效率、成形載荷、充型過程進行了分析,并對其可行性進行了分析。結合試驗數據以及仿真結果,對成形過程中模具的應力分布和演化進行了分析,研究了硅模具的破碎及其原因,并提出了解決方案。
　　(4)實驗研究了恒壓力成形工藝,包括載荷、保壓時間、成形溫度對成形效果的影響,以及成形后的非晶合金的